基于Internet的网络化控制系统设计及控制研究

对于基于Internet的网络化控制系统,由于其网络延时具有随机、长时滞特性,使得控制系统稳定性和动态性能很差。本文基于离散的状态反馈网络化控制系统,提出了一种基于对象模型的多步预测补偿方法,通过在执行器端设置消息缓冲的办法实现时滞补偿的策略。基于Socket技术,应用LabWindows/CVI,采用以上时滞补偿方法设计了基于Internet的液位过程控制系统。实时跟踪控制实验和抗外部扰动实验结果结果表明,本文所提时滞补偿策略有效可行,能够很好地提高网络控制系统的动态性能。

约束条件下不确定系统的保性能控制

针对一类范数有界不确定连续时间系统,研究在控制输入存在位置约束条件下的状态反馈保性能控制问题。给出约束条件下保性能控制律存在的充分条件,并等价为线性矩阵不等式的求解问题,给出控制器的参数化表示。通过数值仿真验证所得结论的正确性。

飞行控制系统的动态相对增益方法研究

提出一种分析多变量飞行控制系统的动态相对增益方法。从基于时间和基于频率两个方面分别计算了飞行器线性化模型的动态相对增益,通过基于时间的动态相对增益可以得到动态模型在其时间范围内输入量和输出量的关联度,而不是局限于最终稳态点的关联度,通过对一定工作频率范围的基于频率动态相对增益的求取,可对输入/输出量进行合理的配对,以便来分析和设计具有合适的频率特性的飞行控制系统。通过实例求解表明,两种方法所得配对结果一致,将时域和频域方法结合可以得到全面的分析结果。

脉冲神经膜计算系统的研究进展及展望(英文)

脉冲神经膜计算系统是膜计算的一个新分支,不仅具有计算机科学研究意义,而且在生物建模和仿真方面有潜在的应用价值.文中介绍了脉冲神经膜计算系统的基本概念并给出了脉冲神经膜计算系统的一个例子;除了介绍标准脉冲神经膜计算系统外,还介绍若干广义的脉冲神经膜计算系统;概述了脉冲神经膜计算系统计算完备性和计算有效性两个方面的主要结果;指出了进一步研究脉冲神经膜计算系统的两个方向.

基于LabVIEW的足底压力测量系统研究

介绍了一种基于LabVIEW的足底压力测量系统。文中给出了系统整体硬件设计和系统软件设计方案,并利用LabVIEW软件编写了足底压力显示界面,实现了足底压力信号的实时波形显示、数据保存、波形回放等功能。实验结果显示,该系统测试结果与正常步态的变化趋势一致,符合人体工程学理论,说明系统测得的数据可靠。本系统测量结果直观形象,为足底压力提供了一种可靠的检测平台,也可为测力鞋垫系统的设计提供借鉴。

弹性运载火箭自适应姿态控制

针对弹性运载火箭存在振动、参数摄动及外部扰动等影响,提出采用自适应陷波器对测量信号进行预处理,消除弹性模态的影响,并利用通用积分观测器(GPI)同时获得系统状态和扰动的估计,在此基础上,根据极点配置方法,设计弹性运载火箭的自适应姿态控制律。仿真表明,文中所提出的方法能够在抑制弹性振动影响的同时,对外部扰动和参数摄动具有性能鲁棒性。

基于机器视觉的布匹疵点检测系统

为了提高布匹疵点检测的精度与速度,提出了一种基于机器视觉的布匹疵点检测系统用于取代人工检测。论述了系统的整体结构,包括成像设备、光源选择以及图像采集与处理方式等,并提出了一种基于类别共生矩阵与支持向量机的布匹疵点检测算法。检测算法将疵点检测看作一个两类分类问题,采用从灰度共生矩阵中提取的特征来描述纹理特性,并采用支持向量机来对特征向量进行分类完成疵点的检测。最后通过大量的布匹疵点实例对算法的可靠性进行验证,并对检测算法在不同参数下的检测精度与实时性进行了讨论。

海参养殖水温控制模型的设计

主要研究养殖池内水温控制模型的建立与误差分析。综合考虑养殖池大小、进出水口数、分布、水温、气温等因素,通过必要合理的简化和假设,根据热量平衡方程建立水温和电机放水时间的关系模型,并采用可编程逻辑控制器(PLC)实现程序控制。综合分析模型假设、数据采集和处理等诸方面引起的误差,计算出最佳的电机运行时间,实现节能高效的水温控制。

脉冲神经膜系统求解任意两个自然数的乘积

考虑在一种新的生物计算装置(即脉冲神经膜系统)上处理任意两个自然数的乘积问题.首先给出了具有单个输入神经元的脉冲神经膜系统,它可以求解n-addition问题(即n个自然数的求和);其次,构造了一族脉冲神经膜系统,使该族中的每个系统可以求解给定二进制位长度的任意两个自然数的乘积.文中解决了Miguel A Gutirrez-Naranjo和Alberto Leporati提出的一个公开问题.

三相电压型PWM整流的新型直接功率控制

介绍了三相电压型PWM整流器的数学模型,以及传统直接功率控制的基本原理和系统组成,分析了其所采用的开关表存在的不足。提出了一种新的直接功率控制方法,该方法采用新的开关表,功率内环采用简单的PI算法,省去两滞环比较器,易于实现。系统在Simulink下的仿真结果表明,与传统直接功率控制相比,该方法可以得到更高的功率因数、更低的输出直流纹波系数。

脉冲神经膜系统在穷举使用规则下产生的二进制字符串语言

脉冲神经膜系统是基于大脑中神经元之间通过突触相互协作、处理脉冲的生物现象提出的一种新的模型,文中在穷举使用规则的情况下考虑将脉冲神经膜系统作为串语言产生器:当输出神经元发送出一个或多个神经脉冲时,用数字1表示,否则用数字0表示,当计算停止时,把产生的二进制串定义为系统的计算结果.在文中,作者证明了在穷举使用规则的情况下,具有一个神经元的脉冲神经膜系统可以刻画二进制有限语言,并且证明了在不限制神经元个数的情况下,该系统可以刻画递归可枚举语言.

手功能康复机器人的鲁棒控制研究

以手功能康复机器人为研究对象,对被控对象建立数学模型,推导鲁棒控制器,基于simMe-chanics建立仿真模型,实现手功能康复机器人的鲁棒控制系统。考虑到手功能康复机器人是帮助偏瘫患者进行康复训练并最大限度地诱发患肢的主动作用,控制器中加入偏瘫患者的主动作用函数。控制系统在MATLAB/Simulink的环境下仿真,结果表明所设计的鲁棒控制器能适应不同程度的偏瘫患者,具有较佳的动态特性和很强的鲁棒性能。

SFCMAC及其在仿人手臂控制中的应用

将滑模控制(SMC)引入模糊小脑模型关节控制器(FCMAC),提出了一种多变量滑模FCMAC(SFCMAC).该控制器采用滑模函数转换输入信号,减小输入空间以降低网络存储空间,分粗调和微调两阶段训练网络参数,以保证控制系统的稳定性.将所提出的SFCMAC用于仿人手臂的轨迹跟踪控制,并与SMC,MLP和FCMAC比较,仿真结果表明该控制器能克服系统非线性和不确定因素的影响,控制效果良好.

基于CPLD的线阵CCD图像采集系统

介绍了一种基于CPLD的图像采集系统,详细论述了线阵CCD的驱动方法、图像信号的处理与传输,并给出了测试结果。此系统很好地完成了高速运动状态下的图像采集工作。

基于新型动态积分滑模的运载火箭姿态控制

运载火箭在飞行过程中面临着参数变化范围大、外界干扰复杂的飞行环境,传统的控制方法已经很难满足姿态控制系统的要求。本文将传统的动态滑模和积分滑模综合起来,尝试一种新型的动态积分滑模控制策略律。仿真结果表明,在存在系统参数摄动和外部干扰的情况下,该法很好的消除了抖振,取得较理想的控制效果。

图像匹配算法在跟踪印花系统中的应用

针对实时性要求较高的跟踪印花系统,提出了一种利用图像灰度特征进行跟踪匹配的算法.新方法首先通过比较直方图特征进行粗匹配,挑选出模板存在可能性较大的区域,然后通过计算横向与纵向的投影特征来实现模板的精确匹配.实验结果表明,相对于传统的灰度互相关算法,新算法匹配效果更为精确,同时减少了计算量,能够很好地满足印花系统高实时性的要求.

基于H_∞鲁棒动态逆的飞行器轨迹跟踪方法

利用非线性动态逆方法的精确线性化功能,结合H∞控制理论,提出了一种阻力加速度-能量标准轨迹的跟踪方法。通过动态逆将非线性的高超声速飞行器系统等效为线性对象,继而考虑非结构不确定性及参数不确定性,采用H∞控制理论设计外回路鲁棒控制器,实现了标准轨迹的精确跟踪,同时给出了闭环系统的鲁棒稳定性证明。仿真结果验证了该方法的有效性。

硬膜外脊髓电刺激仪的研制

临床实验证实硬脊膜外脊髓电刺激(ESCS)与减重步态疗法(PWBT)相结合,能明显提高患者脊髓损伤康复后的行走能力,对运动能量代谢产生显著影响,但相应的神经与生理机制目前尚不清楚。本研究开发研制一种小型低功耗的先进ESCS刺激仪,为ESCS机理的实验研究提供所需的刺激模式。基于印刷电路板工艺,采用聚酰亚胺对银电极触点进行绝缘封装,改进电极的设计。进行ESCS刺激仪性能的动物实验验证,改变电压幅值、频率和波宽等刺激参数,观察实验猫肌肉的抽搐情况。实验结果表明:所研制的小型低功耗ESCS刺激器能提供所需的多通道多模式刺激信号,电池供电和低功耗设计可提供使用安全性,ESCS电极满足柔韧性和生物兼容性要求,可为ESCS和PWBT组合疗法的机理研究提供先进实验手段。

基于网络演算的交换式以太网实时特性分析

交换式以太网在网络控制系统中的应用关键问题是实时能力,为此采用一种新型实时性能分析工具——网络演算,对交换式以太网实时能力进行确定性的分析和研究。针对FIFO调度算法,对两级树型拓扑结构的交换式以太网系统建立了通信模型,推导出各网络元素的到达曲线和服务曲线,由此得到了最大时延、所需缓冲区大小、输出突发量等实时业务流的主要参数解析表达式;利用推导所得结论计算了实时业务流的最大网络时延。

基于传感器网络的远程状态估计

针对传感器网络中的远程状态估计,提出一种多传感器切换的卡尔曼滤波器.通过分析估计误差的统计特性,证明估计误差的协方差具有边界,采用线性矩阵不等式的形式给出了边界的收敛条件.研究测量数据丢失对估计器性能的影响,使用临界到达概率作为估计器的稳定性判据,得到采用线性矩阵不等式求解临界到达概率的方法.数值仿真证实了结论的正确性.